Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Техника безопасности при работе в лаборатории. Способы выражения концентрации веществ в растворе

..pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
20.06.2023
Размер:
149.69 Кб
Скачать

Техника безопасности при работе в лаборатории. Способы выражения концентрации веществ в растворе.

Вопросы по теме:

1.Техника безопасности при работе в лаборатории. Требование безопасности в аварийных ситуациях и по окончании работы.

2.Способы выражения концентрации веществ в растворе

3.Задачи.

1.Техника безопасности при работе в лаборатории

Во время работы следует соблюдать порядок, чистоту и аккуратность

Работы в лаборатории должны проводиться в халатах, а при необходимости – с использованием соответствующих индивидуальных средств защиты.

Запрещается: пробовать на вкус любые реактивы, пить, есть в лаборатории, за пределами специально отведенных для этого мест.

Использованная посуда должна сразу после проведения анализов мыться или складываться в специально отведенном месте для грязной посуды во избежание её повторного использования.

Во время нагревания жидких и твердых веществ в пробирках и колбах нельзя:

oнаправлять их отверстия на себя или других людей.

oзаглядывать сверху в открыто нагреваемые сосуды во избежание возможных травм при выбросе горячей массы из сосуда.

Брать в руки сосуды с любыми веществами и реагентами следует одной рукой за горлышко, а другой – аккуратно поддерживая сосуд снизу за дно.

Нюхать вещества можно, лишь осторожно направляя на себя пары или газы легким движением руки, но ни в коем случае не наклоняясь к сосуду и не вдыхая пары (газы) полной грудью.

Пролитые жидкие вещества (реагенты), обладающие опасными свойствами, следует немедленно нейтрализовать (например, пролитые едкие вещества необходимо засыпать песком, удалить, место разлива промыть водой), посуду тщательно обезвредить и очистить, запачканную одежду – обезвредить.

При использовании для дозирования жидких реактивов пипеток категорически запрещается затягивать реактивы в пипетки ртом.

Категорически запрещается уже отмеренные реактивы сливать (высыпать) обратно в сосуды, из которых их отмеряли.

Легковоспламеняющиеся вещества запрещается помещать в термостат.

При работе с едкими веществами необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты (перчатки, защитные очки).

Запрещается приливать воду к кислоте.

При работе с едкими и летучими веществами запрещается пользоваться контактными линзами.

Запрещается выливать в раковины концентрированные растворы щелочей и кислот, органические растворители, легковоспламеняющиеся, горючие и взрывоопасные вещества, щелочные металлы. Все указанные отходы должны обязательно собираться в специальные ёмкости.

При эксплуатации приборов и аппаратов следует руководствоваться инструкциями и правилами, изложенными в их техническом паспорте и руководстве по эксплуатации.

В процессе эксплуатации аппаратуры должна быть исключена возможность её падения. Запрещается прикасаться к движущимся и вращающимся частям используемого оборудования.

Все электрические приборы должны быть заземлены, если отсутствие заземления не предусмотрено их конструкцией. По возможности следует избегать использования удлинителей.

Электроплитки и иные электронагревательные приборы должны быть размещены на термоизолирующем материале.

Недопустимо оставлять во включенном состоянии без присмотра электронагревательные приборы, за исключением тех, что по своему предназначению и конструкции предназначены для круглосуточной работы.

Требование безопасности в аварийных ситуациях:

При воспламенении в помещении следует воспользоваться средствами противопожарной защиты (песок, огнетушитель), которые находятся в учебной комнате 21 и коридоре.

Загорание в помещениях лаборатории необходимо немедленно ликвидировать, при этом:

o легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, электропроводку и оборудование, находящееся под напряжением, следует гасить ТОЛЬКО ПЕСКОМ, огнезащитной тканью или ПОРОШКОВЫМИ огнетушителями.

o Обесточенные электропроводку и приборы можно гасить водой.

Загорание в вытяжном шкафу ликвидируется первичными средствами пожаротушения ТОЛЬКО ПОСЛЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРА.

План эвакуации сотрудников при возникновении пожара и иных чрезвычайных ситуаций, требующих немедленно покинуть помещение размещен в коридоре.

Требование безопасности по окончании работы:

По окончании работ необходимо проверить отключение электроприборов, закрытие газовых и водопроводных кранов.

Все химические вещества, представляющие опасность должны быть убраны в места их постоянного хранения.

2. Способы выражения концентраций веществ в растворе

Количественный состав раствора чаще всего оценивают при помощи понятия концентрации, под которым понимают содержание растворенного вещества (в определенных единицах) в единице массы (объема) раствора (растворителя). Основными способами выражения концентрации растворов являются следующие:

1. Массовая доля вещества (x) это отношение массы данного компонента x, содержащегося в системе, к общей массе этой системы:

ω(x)

m(x)

или ω(x)

m(x)

100%

mр ра

 

 

 

mр ра

Выражается в долях единицы или в %. сколько г данного компонента содержится в массовой долей 0,9% содержит 0,9 г NaCl в 100 2. Молярная концентрация раствора

компонента n(х) к объему раствора Vр-ра:

Массовая доля компонента в % показывает, 100 г раствора. Например, раствор NaCl с г раствора.

С(х) это отношение количества вещества

C(x)

n(x)

 

m(x)

; [моль/л]

 

M(x) Vр ра

 

Vр ра

 

Единицей количества вещества является моль, т.е. то количество вещества, которое содержит столько реальных или условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа С12. При использовании моля как единицы количества вещества следует знать, какие частицы имеются в виду: молекулы, атомы, электроны или другие. Молярная масса М(х)

это отношение массы к количеству вещества (г/моль): M(x) m(x)n(x)

1

3. Молярная концентрация эквивалента С( z x) это отношение количества

1

эквивалента вещества n( z x) к объему раствора Vр-ра:

1

n(

1

x)

 

m(x)

 

 

 

 

C( z x)

z

 

 

 

; [моль/л]

Vр ра

1

 

 

 

 

 

 

M( z x) Vр ра

 

Химический эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять или высвобождать 1 ион водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях.

Так же, как молекула, атом или ион, эквивалент безразмерен.

1

Масса моля эквивалентов называется молярной массой эквивалента М( z x).

1

Величина z называется фактором эквивалентности. Она показывает, какая доля реальной

частицы вещества соответствует эквиваленту. Для правильного определения эквивалента вещества надо исходить из конкретной реакции, в которой это вещество участвует, например, в реакции взаимодействия Н3РО4 с NaOH может происходить замещение одного, двух или трех протонов:

1.H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O;

2.H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O;

3.H3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2O.

В соответствии с определением эквивалента, в 1-й реакции замещается один протон, следовательно, молярная масса эквивалента вещества равна молярной массе, т. е. z l и

1z 1. В данном случае:

M(1z H3PO4) M(H3PO4) 98 г/моль .

Во 2-й реакции происходит замещение двух протонов, следовательно, молярная масса

эквивалента составит половину молярной массы Н3РО4, т. e. z 2, а 1z 12 . Здесь:

M(1z H3PO4 ) M(12 H3PO4 ) 49 г/моль .

В 3-й реакции происходит замещение трех протонов и молярная масса эквивалента

составит третью часть молярной массы Н3РО4, т.е. z 3, a 1z 13 . Соответственно:

M(1z H3PO4 ) M(13H3PO4) 32,6 г/моль .

В реакциях обмена, где непосредственно не участвуют протоны, эквиваленты могут быть определены косвенным путем, введением вспомогательных реакций, анализ результатов которых позволяет вывести правило, что z для всех реакций равен суммарному заряду обменивающихся ионов в молекуле вещества, участвующего в конкретной химической реакции.

Примеры:

1. AlCl3 + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3AgCl .

Для AlCl3 обменивается 1 ион Al3+ с зарядом +3, следовательно, z =1·3=3. Таким образом:

M(1z AlCl3) M(13 AlCl3) 1333,5 44,5 г/моль.

Можно также сказать, что обмениваются 3 иона хлора с зарядом 1. Тогда z = 3·1= 3 и

M(1z AlCl3) 44,5 г/моль.

Для AgNO3 z = 1 1 = 1 (обменивается 1 ион Ag+ с зарядом +1 или обменивается 1 ион NO3 с зарядом 1).

2. Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 3BaSO4 + 2AlCl3.

Для Al2(SO4)3 z = 2 3 = 6 (обменивается 2 иона Al3+ с зарядом +3 или 3 иона SO42 с зарядом 2). Следовательно,

M(1z Al2(SO4)3) M(16 Al2(SO4)3) 3426 57 г/моль.

Итак, запись С( 1z H2SO4) = 0,02 моль/л означает, что имеется раствор, в 1 л которого содержится 0,02 моль эквивалента H2SO4, а молярная масса эквивалента H2SO4 составляет

при этом 12 молярной массы H2SO4, т. е. 1 л раствора содержит 0,02 982 1 0,49 г H2SO4. При факторе эквивалентности 1z 1 молярная концентрация эквивалента равна

молярной концентрации раствора.

4. Титр Т(x) – это отношение массы вещества к объему раствора (в мл):

T(x)

m(x)

; [г/мл]

Vр ра

 

 

5. Моляльная концентрация (моляльность) b(х) – это отношение количества растворенного вещества (в молях) к массе m растворителя:

n(x)

 

m(x)

 

b(x) mр ля

 

 

; [моль/кг]

M(x) mр ля

6. Мольная доля N(x) – это отношение количества вещества данного компонента, содержащегося в системе, к общему количеству веществ системы:

N(x )

n(x)

n(xi )

i

 

Выражается в долях единицы или в %.

7. Связь между различными способами выражения концентрации растворов:

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.C(

 

x) z C(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

1

 

 

 

T(x) 1000

 

 

 

 

 

 

4.C(

 

x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

1

 

 

2.C(x)

ω(x)% ρ 10

 

 

 

 

 

 

 

M( z x)

 

M(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

C(

 

x) M(

 

x)

1

 

 

 

ω(x)% ρ 10

5.T(x)

z

z

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

3.C( z x)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M( z x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Задачи.

Примеры решения задач:

Задача 1. Вычислить массу воды, которую необходимо добавить к 200 г раствора NaCl с

(NaCl 2%, чтобы получить раствор с (NaCl) 0,9%.

 

 

 

Дано:

 

Решение.

 

mр ра 200 г

1) в исходном растворе:

 

 

 

(NaCl) 2%

m(NaCl) mр ра (NaCl) 200 0,02 4 г;

(NaCl) 0,9%

 

 

 

 

 

m(Н20) ?

 

m(NaCl)

 

4

 

2) mр ра

(после разбавления)

 

444 г;

'(NaCl)

0,009

 

 

 

 

3) m(H2O) mр ра (после разб.) mр ра (исх.) 444 200 244 г.

1

Задача 2. В 200 мл раствора содержится 4,9 г H2SO4. Рассчитать C( z H2SO4).

Дано:

Vр ра 200 мл 0,2 л m(H2SO4) 4,9 г

1

C( z H2SO4) ?

Решение.

1)найдем фактор эквивалентности H2SO4:

a)число обменивающихся ионов H+ 2; б) заряд 1

z 2 1 1z 12;

2) M(1z H2SO4) 982 49 г / моль;

3) С(

1

H2SO4 )

 

 

m(H2SO4 )

 

4,9

0,5 моль / л.

z

M(

1 H2SO4 ) V

49

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

z

р ра